有效地最终与最终 - 不同的行为

Question

到目前为止，我认为 effectively final 和 final 或多或少是等价的，如果在实际行为中不完全相同，JLS 会将它们视为相似的。然后我发现了这个人为的场景：

final int a = 97;
System.out.println(true ? a : 'c'); // outputs a

// versus

int a = 97;
System.out.println(true ? a : 'c'); // outputs 97

显然，JLS 在这里对两者产生了重要影响，我不知道为什么。

我读过其他类似的主题

• Difference between final and effectively final
• Effectively final variable vs final variable
• What does a variable being “effectively final” mean?

但他们没有详细说明。毕竟，在更广泛的层面上，它们似乎几乎是等价的。但深入挖掘，它们显然不同。

是什么导致了这种行为，谁能提供一些解释这个问题的 JLS 定义？

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编辑：我发现了另一个相关的场景：

final String a = "a";
System.out.println(a + "b" == "ab"); // outputs true

// versus

String a = "a";
System.out.println(a + "b" == "ab"); // outputs false

所以字符串实习在这里也表现不同（我不想在实际代码中使用这个 sn-p，只是好奇不同的行为）。

Answer 1

首先，我们只讨论局部变量。 有效最终不适用于字段。这一点很重要，因为 final 字段的语义非常不同，并且受到大量编译器优化和内存模型承诺的影响，请参阅 $17.5.1 关于 final 字段的语义。

从表面上看，局部变量的final 和effectively final 确实是相同的。但是，JLS 对两者进行了明确的区分，在这种特殊情况下实际上具有广泛的影响。

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前提

来自JLS§4.12.4 关于final 变量：

常量变量是原始类型或字符串类型的final变量，使用常量表达式 (§15.29)。变量是否为常量变量可能会影响与类初始化 (§12.4.1)、二进制兼容性 (§13.1)、可达性 (§14.22) 和明确赋值 (@ 987654327@).

由于int是原始的，变量a就是这样一个常量变量。

另外，来自同一章关于effectively final：

某些未声明为 final 的变量反而被认为是有效的 final：...

所以从措辞的方式来看，很明显在另一个例子中，a不被认为是一个常量变量，因为它不是最终的，但只有有效。

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行为

现在我们有了区别，让我们看看发生了什么以及为什么输出不同。

你在这里使用了条件运算符? :，所以我们必须检查它的定义。来自JLS§15.25：

条件表达式分为三种，按第二和第三个操作数表达式分类：布尔条件表达式、数值条件表达式、引用条件表达式.

在这种情况下，我们谈论的是一个数值条件表达式，来自JLS§15.25.2：

数值条件表达式的类型确定如下：

这就是两个案例分类不同的部分。

实际上是最终的

effectively final 的版本符合这条规则：

否则，一般numeric Promotion（§5.6）应用于第二个和第三个操作数，条件表达式的类型是第二个和第三个操作数的提升类型。

这与您执行5 + 'd' 的行为相同，即int + char，结果为int。见JLS§5.6

数字提升确定数字上下文中所有表达式的提升类型。选择提升类型使得每个表达式都可以转换为提升类型，并且在算术运算的情况下，该操作是为提升类型的值定义的。数值上下文中的表达式顺序对于数值提升并不重要。规则如下：

[...]

接下来，加宽基元转换（§5.1.2）和窄基元转换（§5.1.3）根据以下规则应用于某些表达式：

在数字选择上下文中，以下规则适用：

如果任何表达式的类型为 int 并且不是常量表达式 (§15.29)，则提升的类型为 int，以及其他不属于 @987654356 类型的表达式@经历加宽原语转换到int。

所以一切都被提升为int，因为a 已经是int。这解释了97 的输出。

最终

带有final 变量的版本符合这条规则：

如果其中一个操作数是T 类型，其中T 是byte、short 或char，而另一个操作数是常量表达式 (@987654335 @) 的类型为int，其值可以在类型T 中表示，则条件表达式的类型为T。

最终变量a 是int 类型和一个常量表达式（因为它是final）。它可以表示为char，因此结果是char 类型。 a 的输出到此结束。

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字符串示例

字符串相等的例子基于相同的核心区别，final 变量被视为常量表达式/变量，effectively final 不是。

在Java中，字符串实习是基于常量表达式的，因此

"a" + "b" + "c" == "abc"

也是true（不要在实际代码中使用此构造）。

见JLS§3.10.5:

此外，字符串字面量总是引用 String 类的同一个实例。这是因为字符串文字 - 或者，更一般地，是常量表达式的值 (§15.29) - 是“interned”以便共享唯一实例，使用方法String.intern (§12.5)。

很容易忽略，因为它主要是在谈论文字，但它实际上也适用于常量表达式。

Answer 2

另一方面，如果变量在方法体中声明为 final，则它的行为与作为参数传递的 final 变量不同。

public void testFinalParameters(final String a, final String b) {
  System.out.println(a + b == "ab");
}

...
testFinalParameters("a", "b"); // Prints false

同时

public void testFinalVariable() {
   final String a = "a";
   final String b = "b";
   System.out.println(a + b == "ab");  // Prints true
}

...
testFinalVariable();

发生这种情况是因为编译器知道使用final String a = "a" 时a 变量将始终具有"a" 值，因此a 和"a" 可以毫无问题地互换。 不同的是，如果 a 没有定义 final 或者它被定义为 final 但它的值是在运行时分配的（如上面的例子，其中 final 是 a 参数），编译器在它之前不知道任何东西采用。所以连接发生在运行时并生成一个新字符串，而不是使用实习池。

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基本上行为是：如果编译器知道变量是常量，则可以像使用常量一样使用它。

如果变量没有定义为 final（或者它是 final 但它的值是在运行时定义的），编译器没有理由将它作为一个常量处理，如果它的值等于一个常量并且它的值永远不会改变了。